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NGN：在兼收并蓄中推動融合大潮

南京郵電大學糜正琨 2006/11/30

　　NGN最基本的技術思想就是以IP分組交換技術替代傳統(tǒng)的電路交換技術，以IP網絡作為通信網統(tǒng)一的傳送平臺，以IP數據報作為各種媒體信息統(tǒng)一的封裝載體，并在這樣的網絡上引入電信網行之有效的網絡控制和運營管理技術，從而達到向用戶提供安全可靠、有質量保證的信息通信服務的目的。由此可知，NGN將充分利用作為計算機網絡基礎的IP技術實現(xiàn)媒體信息跨網絡的端到端傳送，其區(qū)別于計算機網絡的主要技術特征是全程全網有效的網絡控制、靈活的業(yè)務提供和可靠的運營管理，由此體現(xiàn)電信網和計算機網技術的有機結合。

　　目前，通信界以IMS為基礎提出了NGN的國際標準。考慮到固定網絡的特點，NGN標準對IMS做了必要的擴展，包括對寬帶固定接入方式的支持，優(yōu)先考慮的是xDSL和WLAN的接入；支持固定用戶接入認證、地址分配等特定管理功能的網絡接入控制功能（NACF）；支持服務質量（QoS）保證的網絡資源和接納控制功能(RACF)。除此以外，IMS本身也在不斷更新，其中一個重要的內容就是基于策略的QoS控制和基于流的計費功能，前者主要通過引入策略控制機制以及會話控制層和承載控制層之間的關聯(lián)解決IP多媒體通信業(yè)務的QoS有效控制問題，后者主要提供對于多媒體業(yè)務流的多種策略方式的靈活計費機制，以提高網絡的收益。兩者的綜合稱為策略控制和計費（PCC）功能，其目的是使NGN進一步成為一個可靠、可管理和可盈利的網絡。

　　NGN面臨的挑戰(zhàn)

　　以IMS為基礎架構的NGN代表了當前通信網演進的方向，反映了業(yè)界對于未來融合的信息通信網絡的構想，也是電信行業(yè)新一輪發(fā)展的期望所在。但是，在當今信息技術快速更新的時期，NGN正受到計算機界積極推進的下一代因特網(NGI)的嚴峻挑戰(zhàn)。NGI人士認為注重網絡控制的IMS架構不符合分布處理的原則，基于ParlayAPI的業(yè)務方式過于復雜，甚至斷言最終IMS將會由于不堪重負而失敗。NGN人士則認為Internet不注重網絡控制和管理，缺乏商業(yè)運營模型，完全無序的自組織協(xié)同享用服務的方式最終將使網絡無法運行。客觀地說，兩者采用的技術和模型都有其各自的特點，也有其各自的問題，在相當長的時期內兩者將互相競爭、同時并存，在競爭中互相滲透、不斷演化。因此，我們認為，NGN的技術遠未定型，必須深入分析其自身存在的問題，認真思考Internet帶來的挑戰(zhàn)，尋求更適用的創(chuàng)新技術和方案。

　　仔細分析IMS技術，可以看出它還有許多局限性。首先，其網絡架構的確是實現(xiàn)了承載和業(yè)務控制的分離，通過在IP網絡之上構建一層控制層，在保證媒體信息IP傳送的同時，支持必要的通信業(yè)務控制。但是其業(yè)務控制并沒有從根本上擺脫傳統(tǒng)電信網的控制模式，在很大程度上類似于原來的交換機，主要適合于會話型業(yè)務，對于C/S型業(yè)務、廣播型業(yè)務、內容傳遞型業(yè)務等的支持都比較勉強。其次，基于Parlay/OSA的業(yè)務提供架構的確實現(xiàn)了會話控制和業(yè)務提供的分離，并且實現(xiàn)了網絡的開放，但是這樣的開放其實是傳統(tǒng)智能網業(yè)務控制接口的開放，并不涉及業(yè)務層本身的分布式開放技術，業(yè)務觸發(fā)方式也類似于原來的交換機觸發(fā)方式，因此依靠IMS架構本身還難以靈活地實現(xiàn)不同網絡的業(yè)務融合。再次，基于策略的QoS控制的確提供了業(yè)務控制層和承載層之間的垂直交互接口，也允許運營商實施策略控制，但是它并沒有考慮承載層本身如何進行QoS控制的問題。NGN標準雖然為此增設了RACF功能模塊，但是也沒有考慮如何實現(xiàn)。這是有待研究解決的一個極其重要的課題。另外，SIP協(xié)議雖然已在IP網中廣泛使用，并成功應用于VoIP業(yè)務控制，但是作為NGN網絡信令來說尚有缺陷，特別是用于多點多媒體通信業(yè)務控制還有不少問題。針對上述問題，已有人在研究改進技術，例如在IMS的基礎上增設中間件，提供會話類型和其他類型的合成業(yè)務；在IP網絡中引入面向連接的技術思想，解決可擴展的承載層QoS解決方案。ITU-T主管多媒體系統(tǒng)研究的第16研究組則提出了H.325研究計劃，旨在SIP和H.323的基礎上，結合下一代媒體編碼技術，提出新的多媒體業(yè)務系統(tǒng)架構。這些研究都反映了業(yè)界對于NGN技術架構的新的思考，其結果都可能會影響NGN的發(fā)展軌跡。

　　NGN若干研究方向

　　從更寬的角度考慮，NGN應該是一個面向未來的、支持多種技術和接入方式的可擴展的網絡。未來的NGN將是一個包含多種接入技術和組網方式的異構網絡（heterogeneousnetwork），應能支持基于多種技術的泛在接入。在這樣的異構網絡環(huán)境下，NGN技術架構究竟應該是怎樣的，是一個有待深入研究的問題，目前各國學術界熱點研究中的泛在網絡就包含這方面的內容。可以肯定的是基于3G環(huán)境確定的IMS架構是一定要更新的。

　　NGN值得進一步研究的另一個重要問題就是如何提供能自動適配環(huán)境的自適應業(yè)務。盡管IMS體系架構實現(xiàn)了面向第三方的開放式控制，已成為目前NGN業(yè)務提供的主流技術，但是它很少考慮智能終端的情況，尤其是沒有考慮用戶智能、網絡資源層智能以及業(yè)務層智能的協(xié)作，表現(xiàn)為所提供的業(yè)務都是基于預先設定的靜態(tài)邏輯和靜態(tài)數據，沒有對環(huán)境的自適應能力，因此業(yè)務缺乏智能性、融合性和多樣性。未來的NGN應支持業(yè)務對以下三個環(huán)境的自適應能力。首先是自適應用戶環(huán)境。為用戶提供滿意的個性化服務應該是NGN業(yè)務的一個重要目標，在傳統(tǒng)通信網中，由于終接的都是沒有智能的盲終端，因此用戶只能通過簡單的操作發(fā)出指定的業(yè)務請求，然后由網絡提供預先規(guī)定的服務。在NGN中，終接的大都是智能終端，它們可以有自行配置數據、指示復雜要求甚至執(zhí)行簡單邏輯的能力，因此業(yè)務體系結構必須支持根據用戶偏好、終端能力、所在位置和所處環(huán)境自適應提供最合適的服務的能力。其次是自適應網絡環(huán)境。業(yè)務的服務質量除了業(yè)務邏輯本身以外，在很大程度上取決于網絡環(huán)境。目前的業(yè)務都是在預先規(guī)定的網絡條件下提供的，如果網絡條件不能滿足要求，業(yè)務請求就被拒絕。對于未來的NGN，在業(yè)務啟動過程中，用戶和網絡之間應有更強的協(xié)調機制，允許一定程度的降質啟動，以提高業(yè)務請求成功率；在業(yè)務執(zhí)行過程中，如果網絡條件發(fā)生變化，業(yè)務層應該有能力指示網絡層進行相應的調整，以盡力保證業(yè)務的正常進行。這就需要增加現(xiàn)在網絡尚沒有的反饋機制。第三是自適應業(yè)務環(huán)境。目前的IMS架構注重于業(yè)務提供的開放性，并沒有研究業(yè)務如何有效地創(chuàng)建；結構中包含的分布計算環(huán)境也只是為了解決遠程業(yè)務邏輯對象的位置無關性，并不涉及分布式業(yè)務創(chuàng)建機制。隨著新的分布計算技術的出現(xiàn)，特別是WebServices技術的出現(xiàn)，必須十分重視將這些新的分布計算技術融入到NGN業(yè)務的創(chuàng)建中，以支持不同業(yè)務之間的合作、業(yè)務綜合和業(yè)務分布式創(chuàng)建，這對于實現(xiàn)通信網和Internet的業(yè)務融合有非常重要的意義。

　　如前所述，NGN的發(fā)展必須直面應對NGI的競爭，尤其是，近年在Internet上迅速擴張的P2P技術不但對現(xiàn)有通信網造成大量的負荷沖擊，而且對基于IMS的NGN模型提出了強有力的挑戰(zhàn)。P2P是在IP網絡上構建的、按照自組織方式提供端到端業(yè)務的重疊網，其結點既可以是一般網絡結點，也可以是ad-hoc自治結點，其無中心的自組織方式給出了提供信息網絡業(yè)務的新模式。正因為如此，P2P技術受到學術界的高度重視，In－ternet上很快開發(fā)出了許多基于P2P的業(yè)務。典型的技術應用包括基于Napster技術的MP3下載、基于BT技術的文件下載、基于Skype技術的IP電話和基于Coolstreaming技術的網上視頻直播，這些應用的成功使用贏得了市場對P2P技術的廣泛認同。但是，無序的P2P技術的廣泛應用卻給電信運營商帶來了很大的問題。由于目前運營商寬帶接入采用的大多是簡單的包月制計費方式，因此P2P用戶將最大限度地“貪婪”使用網絡帶寬資源，以極其低廉的價格獲取極其豐富的信息服務。據統(tǒng)計，我國電信寬帶網絡白天約30%的帶寬、夜間約70%的帶寬被P2P流所占用。對于運營商來說，如此高的流量將造成擴容的巨大壓力，卻并沒有為其帶來相應的收益。為此，國內外許多運營商都在設法對P2P流予以阻截。然而從技術上說，P2P確實具有眾多優(yōu)勢。它采用無中心結構，從根本上避免了可能的網絡瓶頸；利用終端互助協(xié)同提供業(yè)務，可用資源隨著業(yè)務用戶規(guī)模的增長而同步增長，具有良好的可擴展性；當網絡局部發(fā)生故障時可自動調整拓撲和路由，具有良好的健壯性；可充分利用網絡和終端的空閑資源，具有很高的性價比。所有這一切都使P2P技術的發(fā)展成為不可阻擋的趨勢。因此，通信業(yè)界必須轉換思路，簡單的阻截不但難以完全做到，而且反而會疏遠用戶，丟失高端客戶，積極的策略應該是認真研究可控、可管理的P2P技術和模型，并將其引入至NGN業(yè)務體系中來。P2PCDN和P2PSIP就是當前正在研究中的兩項技術。

　　NGN的未來

　　NGN這一名詞已經提出將近十年，通信界經過將近十年的努力終于制訂出NGN的第1階段國際標準，但是究竟NGN將繼續(xù)如何發(fā)展，人們還在繼續(xù)探索之中，這就是NGN的現(xiàn)狀。從理論上說NGN的目的是建立一個統(tǒng)一的、融合的網絡，然而實際上提出NGN是表示業(yè)界還正在尋求一種未確定的新的網絡技術。目前認同的是采用IP為基礎網絡技術，但是并沒有將其稱為“IP通信網”，因為盡管IP具有良好的全球互聯(lián)性，其本身尚有許多不足之處，并不能滿足所有信息服務的要求，人們還在不斷研究IP的改進甚至替代。所以說，NGN名詞本身蘊含表示未來通信網的基礎技術并未定型，在轉型時期更多地將表現(xiàn)為一個包容多種技術的異構網絡，而并非一個統(tǒng)一的網絡。可以確定的是，目前NGN應該以IP為核心，其業(yè)務控制和提供將以IMS架構為基礎。但是同樣可以確定的是，IP技術用于通信服務還需要改進，特別是有QoS保證的可擴展的IP承載網技術需要深入研究；IMS更不是NGN業(yè)務控制唯一的技術架構，業(yè)界熱點關注的FMC和IPTV業(yè)務等都有非IMS的解決方案。因此，目前的NGN標準還是初步的，NGN技術和模型必須進一步研究，必須考慮支持異構網絡環(huán)境，尤其是必須應對Internet的巨大挑戰(zhàn)。

人民郵電報

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